AT396968B - Intake device on internal combustion engines - Google Patents

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Description

AT396968BAT396968B

Die Eifindung bezieht sich auf eine Ansaugeinrichtung an Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit einem Einlaßabsperrorgan und einem zu diesem führenden, im Zylinderkopf angeordneten Einlaßkanal je Zylinder, wobei zwei durch eine Trennwand getrennte, vor dem Einlaßabsperrorgan zusammengeführte Ansaugkanäle vorgesehen sind, deren Ladungen sich in allen Eigenschaften und Zuständen gleichen und sich in einem der beiden Ansangkanäle ein von Betriebsparametem der Brennkraftmaschine gesteuertes Absperrorgan befindet.The finding relates to an intake device on reciprocating internal combustion engines with an intake shut-off device and an intake port per cylinder leading to it, arranged in the cylinder head, two intake ports separated by a partition and brought together in front of the intake shut-off device being provided, the charges of which are in all properties and states same and there is a shut-off element controlled by operating parameters of the internal combustion engine in one of the two inlet channels.

Die Leistungsäbgäbe einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung bei Vollast hängt bei einer gegebenen Bauart und Größe von der Luftmenge oder Gemischmenge ab, welche je Arbeitszyklus in die Zylinder eingebracht werden kann, gleichgültig ob es sich um selbstzündende Brennverfahren (Diesel-Biennkraftmaschinen) oder Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung handelt.The performance of a motor with internal combustion at full load for a given type and size depends on the amount of air or mixture that can be introduced into the cylinder per working cycle, regardless of whether it is self-igniting combustion processes (diesel internal combustion engines) or internal combustion engines with spark ignition .

Bei solchen Brennkraftmaschinen ist es bekannt, die Füllung der Zylinder mit Frischluft oder Gemisch sowohl bei freisaugenden als auch bei aufgeladenen Maschinen dadurch zu verbessern, daß man die durch die Kolbenbewegung erzeugte Gasbewegung im Saugrohr dazu benutzt, gegen Ende der Ansaugphase vor dem Einlaßorgan durch das Abbremsen der bewegten Gassäule eine Druckerhöhung zu erzeugen. Derartige bekannte dynamische Ansaugsysteme weisen aber den Nachteil auf, nur in einem begrenzten Bereich der Betriebsparameter, insbesondere der Drehzahl, eine Steigerung der Füllung des Brennraumes zu ermöglichen. Dabei ist überdies bei solchen Systemen zu beobachten, daß sie in angrenzenden Parameterbereichen den umgekehrten Effekt bewirken können und wiederum zu einer Verminderung des Füllgrades des Brennraumes führen.In such internal combustion engines, it is known to improve the filling of the cylinders with fresh air or mixture in both suction and supercharged machines by using the gas movement generated by the piston movement in the intake manifold to brake towards the end of the intake phase in front of the inlet element to generate a pressure increase in the moving gas column. However, such known dynamic intake systems have the disadvantage that the filling of the combustion chamber can be increased only in a limited range of operating parameters, in particular the speed. It can also be observed in such systems that they can have the reverse effect in adjacent parameter ranges and in turn lead to a reduction in the degree of filling of the combustion chamber.

In der US-PS 4,271.803 wird eine Ansaugeinrichtung an Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art beschrieben, bei der ein größerer und ein kleinerer Ansaugkanal unmittelbar über dem Einlaßorgan, nämlich über dem Ventilteller, enden. Aus diesem Grunde hat diese Ansaugeinrichtung den Nachteil, daß es bei einer gleichzeitigen Öffnung der beiden Kanäle zu unerwünschten Turbulenzen der Strömung des durch das Einlaßorgan hindurchtretenden Mediums kommt Falls nur der kleinere Kanal geöffnet ist, so kann sich das durch die Öffnung austretende Medium im Brennraum nicht gleichmäßig verteilen, was gleichfalls unerwünscht ist und zu einer Verschlechterung des Füllgrades führt.US Pat. No. 4,271,803 describes an intake device on internal combustion engines of the type mentioned in the introduction, in which a larger and a smaller intake duct end directly above the inlet element, namely above the valve disk. For this reason, this suction device has the disadvantage that when the two channels are opened at the same time, undesirable turbulence occurs in the flow of the medium passing through the inlet member. If only the smaller channel is open, the medium emerging through the opening cannot pass through the combustion chamber distribute evenly, which is also undesirable and leads to a deterioration in the degree of filling.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Ansaugeinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß über den gesamten nutzbaren Betriebsbereich, insbesondere den Drehzahlbeieich, eine Erhöhung des Füllgrades des Biennraumes ermöglicht wird.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to improve a suction device of the type mentioned at the outset so that an increase in the degree of filling of the bee space is made possible over the entire usable operating range, in particular the speed range.

Erfindungsgemäß wir dies dadurch erreicht, daß die beiden Ansaugkanäle am Beginn des Einlaßkanals zusammengeführt sind, und daß die Trennwand zwischen den beiden Ansaugkanälen - von der Einströmöffnung in den Zylinderkopf aus gesehen - bis in jenen Bereich geführt ist, in dem die Krümmung des zum Einlaßabsperrorgan führenden Einlaßkanals beginnt. Dabei arbeiten beispielsweise im oberen Drehzahl- öder Lastbereich beide Ansaugkanäle zusammen, wogegen im unteren Bereich einer der beiden Ansaugkanäle gesperrt wird. Es ergibt sich dadurch praktisch über den gesamten Parameterbereich eine Füllungserhöhung durch das Abbremsen der die Ansaugkanäle durchströmenden Gassäule gegen Ende jeder Ansaugphase.According to the invention, this is achieved in that the two intake ducts are brought together at the beginning of the intake duct, and in that the partition between the two intake ducts - as seen from the inflow opening into the cylinder head - is guided into the region in which the curvature of the intake shut-off element leads Inlet channel begins. For example, both intake ducts work together in the upper speed or load range, whereas one of the two intake ducts is blocked in the lower range. As a result, the charge increases practically over the entire parameter range by braking the gas column flowing through the intake channels towards the end of each intake phase.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein die beiden Ansaugkanäle enthaltendes Rohr in Strömungsrichtung bogenförmig gekrümmt ist, was im Hinblick auf die üblicherweise gedrängte Bauweise moderner Brennkraftmaschinen Vorteile hinsichtlich des Bedarfes an zusätzlichem Bauraum für den geteilten Ansaugkanal bringtAccording to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that a tube containing the two intake ducts is curved in the flow direction, which brings advantages in terms of the need for additional space for the divided intake duct in view of the usually compact design of modern internal combustion engines

Bei einer Ausführungsvariante, bei der die beiden Ansaugkanäle von zwei ineinander angeordneten Rohren gebildet sind, kann es von Vorteil sein, wenn nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung die beiden Rohre unterschiedliche Krümmungsradien und/oder Krümmungsmittelpunkte aufweisen und an zumindest einer Stelle ihres Innen- bzw. Außenumfanges miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht eine einfache Festlegung der beiden Kanalteile relativ zueinander, bietet Vorteile beim Herstellen - beispielsweise bei gegossenen -Ansaugkanalrohren und ermöglicht in gewissen Grenzen auch eine weitere Beeinflussung der Strömung zumindest im äußeren Ansaugkanal. Die Ausführungsform, bei welcher die beiden Ansaugkanäle durch zwei im wesentlichen konzentrisch angeordnete Rohre gebildet sind, hat sich besonders bei Brennkraftmaschinen, bei denen durch konstruktive Mittel eine Rotation der Frischladung um die Zylinderachse erzwungen ist, bewährt Das innere Rohr, in welchem das Absperrorgan angeordnet ist, kann weiters, bei an der Brennkraftmaschine montierter Ansaugeinrichtung, in den Einlaßkanal hineinragen, wobei durch die letztere Maßnahme Baulänge gespart wird. Durch die konzentrische Anordnung kommt es auch bei geschlossenem Absperrorgan im inneren Rohr im niederen Drehzahlbereich nicht zu einer Strömungsablösung der durchströmenden Frischluft von der Kanalwand im Bereich des Einlaßkanaleintrittes. Eine derartige Strömungsablösung könnte zu einer Abnahme der drallerzeugenden Wirkung der üblichen Drallkanäle führen, da diese in ihrer Wirkung empfindlich in Bezug auf die Gestaltung und damit Auswirkung der stromaufwärts liegenden Bauteile sind. Die Aufrechterhaltung eines entsprechenden Dralls ist insbesondere bei Dieselbrennverfahren mit Luftrotation von großer Bedeutung; besondere beispielsweise für den Rauchwert der Abgase.In one embodiment variant, in which the two intake ducts are formed by two tubes arranged one inside the other, it can be advantageous if, according to another development of the invention, the two tubes have different radii of curvature and / or centers of curvature and at least one point on their inner or Are connected to the outer circumference. This enables the two duct parts to be fixed relative to one another, offers advantages during manufacture - for example in the case of cast suction duct pipes and, within certain limits, also enables the flow to be influenced further, at least in the outer intake duct. The embodiment in which the two intake ducts are formed by two essentially concentrically arranged tubes has proven particularly useful in internal combustion engines in which the fresh charge is forced to rotate about the cylinder axis by design means. The inner tube in which the shut-off element is arranged , can also protrude into the inlet duct when the intake device is mounted on the internal combustion engine, with the latter measure saving overall length. Due to the concentric arrangement, even when the shut-off element in the inner tube is closed, there is no flow separation of the fresh air flowing through from the duct wall in the region of the inlet duct inlet in the low speed range. Such a flow separation could lead to a decrease in the swirl-generating effect of the usual swirl ducts, since their effect is sensitive to the design and thus the effect of the upstream components. Maintaining a corresponding swirl is of great importance in particular in diesel combustion processes with air rotation; especially for the smoke value of the exhaust gases.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 schematisch verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Ansaugeinrichtung.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. 1 to 3 schematically show different embodiments of a suction device according to the invention.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein mit dem Einlaßventil (1) des Brennraumes (2) einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine in Verbindung stehendes Rohr (3) durch eine in dessen Längsrichtung verlaufende Trennwand (4) in zwei Ansaugkanäle (5, 6) unterteilt. Diese Ansaugkanäle (5,6) vereinigen sich -2-In the embodiment according to FIG. 1, a pipe (3) connected to the inlet valve (1) of the combustion chamber (2) of an internal combustion engine (not shown in further detail) is separated into two intake ducts (5, 6) by a partition wall (4) running in the longitudinal direction thereof. divided. These intake channels (5,6) merge -2-

Claims (3)

AT 396 968 B knapp vor dem Einlaßventil (1) an der Mündung in den Einlaßkanal (1'). Im Ansaugkanal (5) ist ein über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter, beispielsweise der Last oder der Drehzahl, der Brennkraftmaschine gesteuertes Absperrorgan (7) angeordnet, das zusätzlich zu einem die gesamte durch die Ansaugkanäle (5,6) strömende 5 Gasmenge regelnden Steuerorgan, z. B. eine hier nicht dargestellte Drosselklappe, vorgesehen ist. Dieses Absperrorgan (7) kann in Abhängigkeit vom Aufbau der Brennkraftmaschine, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, nahe dem Eingang des Ansaugkanals (5), in dessen Mittelbereich oder in dessen dem Einlaßventil (1) zugekehrten Endbereich angeordnet sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2, die insbesondere für Brennverfahren, die mit einer Rotation der 10 Frischladung um die Achse des Brennraumes (2) arbeiten, gedacht ist, ist ein einen Ansaugkanal (5') bildendes Rohr (4') konzentrisch im Rohr (3) gehalten. In diesem Rohr (4') ist ebenfalls ein steuerbares Absperrorgan (7) angeordnet, welches den durch dieses Rohr (4') gebildeten Ansaugkanal (5') beispielsweise im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine sperrt. Auch in diesem Falle kann das Absperrorgan (7) an den in Bezug auf die Fig. 1 angegebenen Stellen im 15 Ansaugkanal (5') angeordnet werden. Durch die in beiden Fällen gegebene beispielsweise drehzahlabhängige Steuerung des Absperrorgans (7) kann über den nutzbaren gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine die Strömungsgeschwindigkeit der Frischluft durch die Kanäle (5, 6) bzw. (5', 6’) dazu ausgenützt werden, daß es gegen Ende einer jeden Ansaugphase zu einem durch das Abbremsen der bewegten Gassäule bedingten Druckanstieg und so zu einem 20 erhöhten Füllgrad des Brennraumes (2) kommt. Die ineinander angebrachten, die Ansaugkanäle (5’, 6') bildenden Rohre (3, 4') können - wie in Fig. 3 schematisch dargestellt - auch in Strömungsrichtung gekrümmt ausgeführt werden, wobei das innere Rohr (4') dann nicht nur durchgehend konzentrisch positioniert werden kann, sondern im Krümmerbereich auch an zumindest einer Stelle (8) an der Krümmerinnenseite des äußeren Rohres (3) zu liegen kommen und mit diesem 25 in Verbindung stehen kann. Abgesehen von den dargestellten und besprochenen Ausführungen könnte auch eine weitere Unterteilung des Ansaugkanales, beispielsweise in drei oder vier voneinander getrennte Kanalteile vorgenommen werden, welche jeweils getrennt regelbare Absperrorgane aufweisen. Obwohl eine derartige Ausbildung konstruktiv relativ aufwendig ist, könnte damit eine für gewisse Anwendungsfälle sehr vorteilhafte weitergehende .30 Einflußnahme auf den Füllgrad erreicht werden. 35 PATENTANSPRÜCHE 1. Ansaugeinrichtung an Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit einem Einlaßabsperrorgan und einem zu diesem führenden, im Zylinderkopf angeordneten Einlaßkanal je Zylinder, wobei zwei durch eine Trennwand getrennte, vor dem Einlaßabsperrorgan zusammengeführte Ansaugkanäle vorgesehen sind, deren Ladungen sich in allen Eigenschaften und Zuständen gleichen und sich in einem der beiden Ansaugkanäle ein von Betriebsparametem der Brennkraftmaschine gesteuertes Absperrorgan befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden 45 Ansaugkanäle (5,6; 5', 6') am Beginn des Einlaßkanals (Γ) zusammengeführt sind, und daß die Trennwand (4; 4') zwischen den beiden Ansaugkanälen (5,6; 5*, 6') - von der Einströmöffnung in den Zylinderkopf aus gesehen - bis in jenen Bereich geführt ist, in dem die Krümmung des zum Einlaßabsperrorgan (1) führenden Einlaßkanals (1*) beginnt.AT 396 968 B just before the inlet valve (1) at the mouth into the inlet channel (1 '). A shut-off device (7), which is controlled by a control device (not shown) depending on an operating parameter, for example the load or the rotational speed, of the internal combustion engine is arranged in the intake duct (5) and in addition to the entire 5 flowing through the intake ducts (5, 6) Gas quantity regulating control member, e.g. B. a throttle valve, not shown, is provided. Depending on the structure of the internal combustion engine, as shown schematically in FIG. 1, this shut-off device (7) can be arranged near the inlet of the intake duct (5), in its central region or in its end region facing the inlet valve (1). In the embodiment according to FIG. 2, which is intended in particular for combustion processes which work with a rotation of the fresh charge around the axis of the combustion chamber (2), a tube (4 ') forming an intake duct (5') is concentric in the tube (3) held. A controllable shut-off device (7) is also arranged in this tube (4 ') and blocks the intake duct (5') formed by this tube (4 '), for example in the lower speed range of the internal combustion engine. In this case, too, the shut-off element (7) can be arranged in the suction channel (5 ') at the points indicated with reference to FIG. 1. Given in both cases, for example, speed-dependent control of the shut-off element (7), the flow rate of the fresh air through the channels (5, 6) or (5 ', 6') can be used over the usable entire speed range of the internal combustion engine to counteract it At the end of each intake phase, there is a pressure rise caused by the braking of the moving gas column and thus an increased degree of filling of the combustion chamber (2). The tubes (3, 4 ') attached to one another and forming the intake channels (5', 6 ') can - as shown schematically in FIG. 3 - also be curved in the direction of flow, the inner tube (4') then not only being continuous can be positioned concentrically, but can also come to rest in the manifold area at at least one point (8) on the inside of the manifold of the outer tube (3) and can be connected to it. Apart from the embodiments shown and discussed, a further subdivision of the intake duct could also be carried out, for example into three or four separate duct parts, each of which has separately controllable shut-off elements. Although such a design is relatively complex in terms of construction, it could result in a further .30 influence on the degree of filling which is very advantageous for certain applications. 35 PATENT CLAIMS 1. Intake device on reciprocating piston internal combustion engines with an inlet shut-off device and an inlet channel leading to this, arranged in the cylinder head, per cylinder, whereby two suction channels separated by a partition are provided, which are brought together in front of the inlet shut-off device and whose charges are the same in all properties and conditions and there is a shut-off element controlled by the operating parameters of the internal combustion engine in one of the two intake ducts, characterized in that the two 45 intake ducts (5, 6; 5 ', 6') are brought together at the beginning of the inlet duct (Γ), and in that the partition (4 ; 4 ') between the two intake ports (5,6; 5 *, 6') - as seen from the inflow opening into the cylinder head - into the area in which the curvature of the intake port (1) leading to the intake shut-off device (1) *) begins. 2. Ansaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die beiden Ansaugkanäle (5', 6') enthaltendes Rohr (3) in Strömungsrichtung bogenförmig gekrümmt ist (Fig. 3).2. Suction device according to claim 1, characterized in that one of the two suction channels (5 ', 6') containing tube (3) is curved in an arcuate manner in the flow direction (Fig. 3). 3. Ansaugeinrichtung nach Anspruch 2, bei der die beiden Kanäle von zwei ineinander angeordneten Rohren gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohre (3, 4') unterschiedliche Krümmungsradien 55 und/oder Krümmungsmittelpunkte aufweisen und an zumindest einer Stelle (8) ihres Innen- bzw. Außenumfanges miteinander verbunden sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3- 603. Suction device according to claim 2, in which the two channels are formed by two tubes arranged one inside the other, characterized in that the two tubes (3, 4 ') have different radii of curvature 55 and / or centers of curvature and at least one point (8) of them Inner or outer circumference are interconnected. For this purpose 1 sheet of drawing -3- 60
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